JPH09329947A - Image forming device - Google Patents

Image forming device

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JPH09329947A
JPH09329947A JP8168717A JP16871796A JPH09329947A JP H09329947 A JPH09329947 A JP H09329947A JP 8168717 A JP8168717 A JP 8168717A JP 16871796 A JP16871796 A JP 16871796A JP H09329947 A JPH09329947 A JP H09329947A
Authority
JP
Japan
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developing
voltage
switching
bias
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP8168717A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kan Ogasawara
款 小笠原
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming device capable of attaining optimum jumping development, at a low cost. SOLUTION: In a circuit 2 for switching a developing AC converter rectifying voltage, a switching transistor Q1 and a switching transistor Q4 are connected by a cascode and the working state of the switching transistor Q4 is controlled according to the bias voltage of the transistor Q4 applied by a transistor Q5 and the working state of the transistor Q1. Then, the working state of the transistor Q1 is controlled by a developing AC switching frequency and the bias voltage of the transistor Q4 is controlled by the transistor Q5 for monitoring the base voltage of the transistor Q1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真プロセス方
式のレーザプリンタや、デジタル複写機、ファクシミリ
等の画像形成装置において、像担持体上に形成した静電
潜像を現像し、可視像化する現像装置を備えた画像形成
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention develops an electrostatic latent image formed on an image carrier into a visible image in an image forming apparatus such as an electrophotographic process type laser printer, a digital copying machine or a facsimile. The present invention relates to an image forming apparatus provided with a developing device that

【0002】[0002]

【従来の技術】電子写真方式を利用した画像形成装置に
おいては、像担持体上に形成した静電潜像を現像装置に
より現像してトナー像として可視化している。以下に、
一般的な現像装置を備えた画像形成装置の一例を、特に
静電潜像形成部を中心に説明する。
2. Description of the Related Art In an image forming apparatus using an electrophotographic system, an electrostatic latent image formed on an image carrier is developed by a developing device and visualized as a toner image. less than,
An example of an image forming apparatus provided with a general developing device will be described with a focus on the electrostatic latent image forming section.

【0003】まず、図4に示すように静電潜像形成部
は、像担持体として有機半導体からなる感光層を塗布さ
れた感光ドラム36を備えており、該感光ドラム36
は、図中矢印方向に所定の速度で回転し、その周囲に配
置された一次帯電器34により、潜像形成の前準備とし
て例えば−650V前後の負電位に一様に帯電する。
First, as shown in FIG. 4, the electrostatic latent image forming section is provided with a photosensitive drum 36 coated with a photosensitive layer made of an organic semiconductor as an image bearing member.
Rotates at a predetermined speed in the direction of the arrow in the figure, and is charged uniformly to a negative potential of, for example, about −650 V by the primary charger 34 arranged around it in preparation for latent image formation.

【0004】図5は、一次帯電部を詳細に示したブロッ
ク図である。この一次帯電器34はローラ方式であり、
直流バイアスが回転するローラを介して直接感光ドラム
36に負電荷を与える。また、一次帯電器34には、感
光ドラム36表面に帯電された表面電位を均一に保つた
めに、直流バイアスの他に交流バイアスも一緒に重畳さ
れている。このような一次帯電器34による感光ドラム
36の表面電位の変化を、図6のステップ1の区間に示
す。
FIG. 5 is a block diagram showing in detail the primary charging section. This primary charger 34 is a roller type,
A negative charge is directly applied to the photosensitive drum 36 via a roller whose DC bias rotates. Further, in order to keep the surface potential charged on the surface of the photosensitive drum 36 uniform, an AC bias is also superimposed on the primary charger 34 in addition to the DC bias. Such a change in the surface potential of the photosensitive drum 36 by the primary charger 34 is shown in the section of step 1 in FIG.

【0005】次に、図4に示すように、感光ドラム36
は半導体レーザやLED等の発光素子を含む光ビーム出
射部31から照射された光ビーム32により、画像情報
に基づいて露光され、露光した部分の電位が−100V
程度に変化して、感光ドラム36上に静電潜像が形成さ
れる。このときの感光ドラム36の表面電位の変化を、
図6のステップ2の露光区間における明部の表面電位の
変化として示す。
Next, as shown in FIG.
Is exposed based on image information by a light beam 32 emitted from a light beam emitting unit 31 including a light emitting element such as a semiconductor laser or an LED, and the potential of the exposed portion is -100V.
After that, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 36. The change in the surface potential of the photosensitive drum 36 at this time is
This is shown as a change in the surface potential of the bright portion in the exposure section of step 2 in FIG.

【0006】一方、露光されなかった感光ドラム36の
表面の暗部は、図6のステップ2の露光区間における暗
部の表面電位変化として示されるように、一次帯電で供
給された負電荷がそのまま残る。
On the other hand, in the dark portion of the surface of the photosensitive drum 36 which has not been exposed, the negative charge supplied by the primary charging remains as it is, as shown by the change of the surface potential of the dark portion in the exposure section of step 2 in FIG.

【0007】このように、露光された感光ドラム36表
面の明部は負電荷が除去され、露光されなかった感光ド
ラム36の表面の暗部は負電荷が残るため、感光ドラム
36表面上には負電荷分布による画像が形成され、この
画像は人間の目では認識できないところから、一般に静
電潜像と呼ばれている。
As described above, since the negative charge is removed from the light portion of the exposed surface of the photosensitive drum 36 and the negative charge remains in the dark portion of the surface of the photosensitive drum 36 which is not exposed, a negative charge is left on the surface of the photosensitive drum 36. An image is formed by the charge distribution, and this image is generally called an electrostatic latent image because it cannot be recognized by human eyes.

【0008】そして、感光ドラム36表面に形成された
静電潜像は、感光ドラム36の周囲に配置された現像装
置により現像剤を付着することにより現像される。この
現像装置は、図4に示すように現像剤として非磁性トナ
ーを収容した現像容器40と、該現像容器40内に配設
された現像剤担持体としての現像スリーブ37と、該現
像スリーブ37に接するように配設された塗布ローラ3
8及び弾性ブレード39を備えている。
The electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 36 is developed by applying a developer by a developing device arranged around the photosensitive drum 36. As shown in FIG. 4, this developing device includes a developing container 40 containing a non-magnetic toner as a developer, a developing sleeve 37 as a developer carrying member disposed in the developing container 40, and the developing sleeve 37. Coating roller 3 disposed so as to come into contact with
8 and an elastic blade 39.

【0009】現像スリーブ37は、該現像スリーブ37
の下部斜めの位置に当接するように配設された塗布ロー
ラ38の矢印方向の回転により、現像容器40内の非磁
性トナーを現像スリーブ37の表面に擦り付けられ、そ
のトナーを担持しながら、感光ドラム36と対向した開
口部内で矢印方向に回転することにより、トナーを感光
ドラム36と対向した現像部分に搬送する。そして、こ
の搬送途上でトナーの層厚が弾性ブレード38により規
制され、現像スリーブ37上には一定厚の薄層のトナー
層が塗布される。この弾性ブレード38はウレタン等か
らなり、現像容器40の開口部上方に配置されて、上方
から垂下して現像スリーブ37の表面に弾性的に当接し
ている。
The developing sleeve 37 is the developing sleeve 37.
The non-magnetic toner in the developing container 40 is rubbed against the surface of the developing sleeve 37 by the rotation of the coating roller 38 arranged so as to abut at the lower diagonal position of the developing roller 37, and the non-magnetic toner in the developing container 40 is carried while being exposed. By rotating in the direction of the arrow in the opening facing the drum 36, the toner is conveyed to the developing portion facing the photosensitive drum 36. During this conveyance, the toner layer thickness is regulated by the elastic blade 38, and a thin toner layer having a constant thickness is applied onto the developing sleeve 37. The elastic blade 38 is made of urethane or the like, is disposed above the opening of the developing container 40, and hangs down from above to elastically contact the surface of the developing sleeve 37.

【0010】以上のような工程でトナーが撹拌されるこ
とにより、現像スリーブ37上に薄層に塗布されたトナ
ーは、−6.0μC/g〜−30.0μC/gの帯電電
荷が付与され、上記の感光ドラム36と現像スリーブ3
7との現像部において形成される現像バイアスにより、
現像スリーブ37から感光ドラム36へ、また感光ドラ
ム36から現像スリーブ37へと移行するようになって
いる。
By agitating the toner in the above steps, the toner coated in a thin layer on the developing sleeve 37 is imparted with a charge of −6.0 μC / g to −30.0 μC / g. , The photosensitive drum 36 and the developing sleeve 3 described above.
By the developing bias formed in the developing section with 7,
The developing sleeve 37 is transferred to the photosensitive drum 36, and the photosensitive drum 36 is transferred to the developing sleeve 37.

【0011】つまり、この現像部における感光ドラム3
6と現像スリーブ37は、50μmから500μmの間
隔、通常は300μm程度離した空間(以下、SDギャ
ップと呼ぶ)を設けて配置され、SDギャップに対して
現像バイアス電源41により、周波数が80Hz〜30
00Hz、振幅が400V〜3000V、波形の積分平
均値が−50V〜−550V程度の直流バイアス及び交
流バイアスとを重畳した現像バイアスが印加されて現像
電界が生じている。
That is, the photosensitive drum 3 in this developing section
6 and the developing sleeve 37 are arranged with a space (hereinafter referred to as an SD gap) spaced from 50 μm to 500 μm, usually about 300 μm, and a frequency of 80 Hz to 30 Hz is applied to the SD gap by the developing bias power supply 41.
A developing bias in which a DC bias and an AC bias of 00 Hz, an amplitude of 400 V to 3000 V, and an integrated average value of a waveform of about −50 V to −550 V are superimposed is applied to generate a developing electric field.

【0012】この現像バイアス波形の一例を図7に示
す。図7に示すように、現像バイアスは、トナーを現像
スリーブ37から感光ドラム36に向かう方向に付勢す
る電界を形成する第1のピーク値Vmaxが印加される
時間t1と、反対にトナーを感光ドラム36から現像ス
リーブ37に向かう方向に付勢する電界を形成する第2
のピーク値Vminが印加される時間t2とから構成さ
れ、いわゆるデューティーバイアス波形となっている。
なお、デューティーバイアス以外にも、サイン波、三角
波、のこぎり波、矩形波などのバイアス波形でも現像す
るが、高画質な可視画像を生成するためには、デューテ
ィーバイアス波形が優れている。
An example of this developing bias waveform is shown in FIG. As shown in FIG. 7, the developing bias exposes the toner opposite to the time t1 at which the first peak value Vmax that forms an electric field that urges the toner in the direction from the developing sleeve 37 to the photosensitive drum 36 is applied. Second for forming an electric field that urges in the direction from the drum 36 toward the developing sleeve 37
Of the peak value Vmin of time t2, and has a so-called duty bias waveform.
In addition to the duty bias, a bias waveform such as a sine wave, a triangular wave, a sawtooth wave, and a rectangular wave can be used for development, but the duty bias waveform is excellent for generating a high-quality visible image.

【0013】さて、現像スリーブ37上の負電荷を帯び
たトナーは、上記のような現像バイアスにより生ずる現
像電界から受ける力によって、現像部において図8に示
すように現像スリーブ37表面から感光ドラム36の表
面に転移し、このトナーによって静電潜像が可視像化さ
れる。
The negatively charged toner on the developing sleeve 37 is exposed from the surface of the developing sleeve 37 to the photosensitive drum 36 as shown in FIG. 8 in the developing section by the force received from the developing electric field generated by the developing bias as described above. Of the toner, and the toner makes the electrostatic latent image visible.

【0014】つまり、感光ドラム36上の露光された明
部は、現像スリーブ37上の負に帯電したトナーより相
対的に高電位なので、この層が現像スリーブ37上のト
ナー層に近接すると、SDギャップの電位差により、ト
ナーがドラム表面にジャンプして付着するのである。こ
れを一般的にはジャンピング現像と呼んでいる。
That is, since the exposed light portion on the photosensitive drum 36 has a relatively higher potential than the negatively charged toner on the developing sleeve 37, when this layer approaches the toner layer on the developing sleeve 37, SD is generated. Due to the potential difference in the gap, the toner jumps and adheres to the drum surface. This is generally called jumping development.

【0015】なお、上記デューティーバイアスのように
直流バイアス(VDC(ave))の他に交流バイアス
(Vmax、Vmin、t1、t2)を重畳するのは、
トナーを感光ドラム表面にジャンプさせ易くし、かつ、
画像のコントラストを向上させるためである。
The AC bias (Vmax, Vmin, t1, t2) is superimposed on the DC bias (VDC (ave)) like the duty bias.
Facilitates toner to jump to the surface of the photosensitive drum, and
This is to improve the contrast of the image.

【0016】次に、図9及び図10に基づいて交流現像
バイアス波形の生成過程を詳しく説明する。まず、所定
の回路により、コンバータスイッチング周波数を生成
し、図9に示すように、このコンバ−タスイッチング周
波数をスイッチング回路71に入力する。このスイッチ
ング回路71では、昇圧トランス等により、コンバ−タ
スイッチング周波数に応じた昇圧された交流高電圧を出
力し、この交流高電圧が図9に示す現像交流電圧生成回
路72に出力する。
Next, the process of generating the AC developing bias waveform will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10. First, a converter switching frequency is generated by a predetermined circuit, and this converter switching frequency is input to the switching circuit 71 as shown in FIG. In the switching circuit 71, a boosting transformer or the like outputs a boosted AC high voltage according to the converter switching frequency, and this AC high voltage is output to the developing AC voltage generating circuit 72 shown in FIG.

【0017】そして、該現像交流電圧生成回路72は、
この出力を整流することにより直流電圧の生成を行い、
波形整形スイッチング回路76へと出力する。一方、こ
のようにして得られた直流電圧は、電圧検出回路73に
よりモニタされ、モニタ出力は定電圧制御回路74に入
力される。この定電圧制御回路74には、上記現像交流
バイアス電圧の目標を設定する電圧設定基準PWM信号
を積分回路75で直流化した値も入力されており、定電
圧制御回路74では上記モニタ出力と現像交流バイアス
電圧の目標値とを比較し、比較結果の出力に応じてスイ
ッチング回路71のスイッチング時間を制御する。した
がって、以上のようなフィードバックループにより、安
定した現像交流バイアス電圧(Vmin)が生成され
る。
The developing AC voltage generating circuit 72 is
DC voltage is generated by rectifying this output,
It outputs to the waveform shaping switching circuit 76. On the other hand, the DC voltage thus obtained is monitored by the voltage detection circuit 73, and the monitor output is input to the constant voltage control circuit 74. A value obtained by converting the voltage setting reference PWM signal for setting the target of the developing AC bias voltage into a direct current by the integrating circuit 75 is also input to the constant voltage control circuit 74. The constant voltage control circuit 74 outputs the monitor output and the developing voltage. The target value of the AC bias voltage is compared, and the switching time of the switching circuit 71 is controlled according to the output of the comparison result. Therefore, a stable developing AC bias voltage (Vmin) is generated by the feedback loop as described above.

【0018】この現像交流バイアス電圧(Vmin)
は、トナーを感光ドラム36から現像スリーブ37に向
かう方向に付勢する電界を形成するものであり、図7に
示すような周波数のデューティーバイアスを形成するた
めには、印加時間をt2に設定する必要がある。そこ
で、コンバータスイッチング周波数のスイッチング回路
71への出力は、図10に示すようにt2の期間のみと
し、t1の期間においては行わない。
This developing AC bias voltage (Vmin)
Is to form an electric field for urging the toner in the direction from the photosensitive drum 36 toward the developing sleeve 37. In order to form a duty bias having a frequency as shown in FIG. 7, the application time is set to t2. There is a need. Therefore, as shown in FIG. 10, the converter switching frequency is output to the switching circuit 71 only during the period of t2 and not during the period of t1.

【0019】このようにスイッチング回路71にコンバ
ータスイッチング周波数の出力を行わない場合は、上記
フィードバックループが動作せず、現像交流電圧生成回
路72からは、現像交流バイアス電圧としてVmaxが
出力される。このVmaxは、トナーを現像スリーブ3
7から感光ドラム36に向かう方向に付勢する電界を形
成するもので、印加時間はt1である。
When the converter switching frequency is not output to the switching circuit 71, the feedback loop does not operate and the developing AC voltage generating circuit 72 outputs Vmax as the developing AC bias voltage. This Vmax is for developing toner 3
7 forms an electric field that is urged in the direction from the photosensitive drum 36 to the photosensitive drum 36, and the application time is t1.

【0020】以上のように、現像交流電圧生成回路72
からは、t2の期間においてVminの電圧が、また、
t1の期間においてVmaxの電圧が交互に出力される
が、実際に現像交流バイアスとして使用するには、Vm
inからVmax電圧への偏位スロ−プを急峻に波形整
形する必要があるため、図9に示すように、現像交流電
圧生成回路72からの出力を波形整形スイッチング回路
76により整形している。
As described above, the developing AC voltage generating circuit 72
From, the voltage of Vmin in the period of t2 is
The voltage of Vmax is alternately output during the period of t1, but Vm is actually used as the developing AC bias.
Since it is necessary to sharply shape the deviation slope from in to the Vmax voltage, the output from the developing AC voltage generating circuit 72 is shaped by the waveform shaping switching circuit 76 as shown in FIG.

【0021】この波形整形スイッチング回路76は、図
7に示すような周期の現像交流バイアス周波数に基づい
て、トランジスタ等のスイッチング素子によりVmin
及びVmaxをスイッチングするものであり、図10に
示すような波形の現像交流バイアスを生成している。
The waveform shaping switching circuit 76 uses a switching element such as a transistor to generate Vmin based on the developing AC bias frequency having a cycle as shown in FIG.
And Vmax are switched, and a developing AC bias having a waveform as shown in FIG. 10 is generated.

【0022】図11に、図9に示した現像交流電圧生成
回路72と波形整形スイッチング回路76の具体的な回
路例を示す。図11に示すように、現像交流電圧生成回
路72は、コンバータトランスTと整流ダイオードD1
と平滑コンデンサC1から構成されている。一方、波形
整形スイッチング回路76は、トランジスタQ1,Q2
及びデジタルトランジスタQ3と、抵抗器R2,R3で
構成されている。Q1は現像交流スイッチングトランジ
スタである。
FIG. 11 shows a concrete circuit example of the developing AC voltage generating circuit 72 and the waveform shaping switching circuit 76 shown in FIG. As shown in FIG. 11, the developing AC voltage generating circuit 72 includes a converter transformer T and a rectifying diode D1.
And a smoothing capacitor C1. On the other hand, the waveform shaping switching circuit 76 includes transistors Q1 and Q2.
And a digital transistor Q3 and resistors R2 and R3. Q1 is a developing AC switching transistor.

【0023】以上のような回路において、現像交流スイ
ッチング周波数は、トランジスタQ3のベース端子に供
給され、Q3のコレクタが上記Q1のベースに接続され
ているので、Q1のスイッチングON/OFFは現像交
流スイッチング周波数にしたがって制御される。また、
Q1がON状態の期間は、Q2の動作により、Q1を流
れる吸い込み電流が定電流となっている。つまり、Q1
のエミッタとQ2のベース、さらにはQ2のコレクタと
Q1のベースが接続される構成となっているので、Q1
のエミッタとグランド間に接続される抵抗器R2により
検出される電流量をQ2ベース端子でモニタし、Q2の
コレクタがQ1のベースを制御することにより、Q1に
は定電流が流れる。
In the circuit as described above, the developing AC switching frequency is supplied to the base terminal of the transistor Q3, and the collector of Q3 is connected to the base of Q1. Controlled according to frequency. Also,
While Q1 is in the ON state, the suction current flowing through Q1 is a constant current due to the operation of Q2. That is, Q1
Since the emitter is connected to the base of Q2, and the collector of Q2 is connected to the base of Q1,
A constant current flows in Q1 by monitoring the amount of current detected by a resistor R2 connected between the emitter and the ground at Q2 base terminal and controlling the base of Q1 by the collector of Q2.

【0024】また、Q1コレクタには、抵抗器R1を介
して現像交流電圧生成回路72の出力端が接続されてお
り、Q1がOFF状態の時には抵抗器R1とコレクタの
接続点における電位をVminとし、Q1がON状態の
時には抵抗器R1とコレクタの接続点における電位をV
maxとする。
The output terminal of the developing AC voltage generating circuit 72 is connected to the Q1 collector via a resistor R1. When Q1 is in the OFF state, the potential at the connection point between the resistor R1 and the collector is Vmin. , Q1 is in the ON state, the potential at the connection point between the resistor R1 and the collector is V
max.

【0025】そして、Vmin電位からVmax電位に
遷移する現像交流電圧波形がカップリングコンデンサC
2を介して現像交流用コンバータ整流電圧と加算され、
現像交流バイアスが生成される。
The developing AC voltage waveform which changes from the Vmin potential to the Vmax potential is the coupling capacitor C.
Is added to the converter AC rectified voltage for development via 2
A developing AC bias is generated.

【0026】したがって、現像交流バイアスは、Vma
xからVminに遷移する立ち上がりに関しては、上記
のフィードバックループの応答特性により支配され、V
minからVmaxに遷移する立ち下がりに関しては、
波形整形スイッチング回路76の応答特性により支配さ
れる関係にある。
Therefore, the developing AC bias is Vma.
The rising edge that transitions from x to Vmin is governed by the response characteristics of the feedback loop described above, and
Regarding the fall that transitions from min to Vmax,
The relationship is governed by the response characteristics of the waveform shaping switching circuit 76.

【0027】また、上記で説明した現像交流波形のパラ
メータのいくつかは、設定範囲が制限されている。
Further, some of the parameters of the developing AC waveform described above have a limited setting range.

【0028】まず、Vmaxは、気圧の低い高地地方で
は平地に比較して火花の発生する電位(リークする限
界)が低くなること、トナーカートリッジ容量が大きく
なると使用耐久期間が延びるために、コロがけずれて火
花の発生する可能性があることなどを考慮して、−13
00V〜−1500V程度に設定される。
First, Vmax has a lower potential (leakage limit) at which sparks are generated in a highland area where the atmospheric pressure is low, as compared with a level ground, and the use endurance period is extended when the toner cartridge capacity is increased, so that the roller is covered with a roller. -13 considering that there is a possibility that sparks may occur due to misalignment
It is set to about 00V to -1500V.

【0029】次に、VDC(ave)は、反転現像にお
ける地肌かぶり除去の点から感光体帯電電位に対して設
定されるので、これも設定範囲が限られ、感光体帯電電
位を−650V程度に設定すると−550V〜−170
V程度に設定される。
Next, since VDC (ave) is set with respect to the photoconductor charging potential from the viewpoint of removing background fog in reversal development, the setting range is also limited, and the photoconductor charging potential is set to about -650V. If set, -550V to -170
It is set to about V.

【0030】さらに、現像交流スイッチング周波数は、
感光体帯電の一次交流周波数が決定されると、モアレの
ない範囲で選択範囲が決定され、一次交流スイッチング
周波数が1008Hzとすると、現像交流スイッチング
周波数は2016Hzのようになる。
Further, the developing AC switching frequency is
When the primary AC frequency of the charging of the photoconductor is determined, the selection range is determined within a range without moire, and when the primary AC switching frequency is 1008 Hz, the developing AC switching frequency is 2016 Hz.

【0031】以上のような制約の中で、トナーは、微粒
子化による違い、粒形状が円または楕円であるかの違
い、または材料の違いなどにより特性が異なるために、
最適なジャンビング現像を実現するには、現像交流周波
数のデューティー、SDギャップの変更などを行うこと
となる。
Under the above restrictions, the toner has different characteristics due to the difference in particle size, whether the particle shape is circular or elliptical, or the material used.
In order to realize the optimum jumbing development, the duty of the developing AC frequency and the SD gap are changed.

【0032】したがって、Vmax、VDC、現像交流
周期T(t1+t2)、トナーを現像スリーブ37から
感光ドラム36に向かう方向に付勢する電界を形成する
第1のピーク値Vmaxが印加される時間t1が規定さ
れると、現像交流バイアス振幅VDEVは、VDEV=
(−VDC−(−Vmax))×T/t2で決まってし
まう。一例として、Vmax:−1500V、VDC:
−200V、t2/T:0.55とすると、VDEV:
2364VP-Pとなり、グランド電位に対するVmin
は、 VDEV−|Vmax|=1864V ∴Vmin=1864−|VDC|=1664V となる。
Therefore, Vmax, VDC, the developing AC cycle T (t1 + t2), and the time t1 at which the first peak value Vmax that forms the electric field for urging the toner in the direction from the developing sleeve 37 toward the photosensitive drum 36 is applied. When specified, the developing AC bias amplitude VDEV is VDEV =
It is determined by (-VDC-(-Vmax)) x T / t2. As an example, Vmax: -1500V, VDC:
Assuming -200V and t2 / T: 0.55, VDEV:
It becomes 2364V PP , Vmin with respect to the ground potential
Becomes VDEV− | Vmax | = 1864V ∴Vmin = 1864− | VDC | = 1664V.

【0033】[0033]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11
で説明した波形整形スイッチング回路76のトランジス
タQ1として一般に入手可能なものは、最大耐圧電圧が
2000V〜2100Vであるのに対して、上記のよう
な2364VP-Pの場合、素子Q1のASOマージンを
考慮すると、2500V耐圧以上のものが必要であり、
このような高耐圧な素子は現段階では入手困難である。
また、仮に入手可能であってもコストが大幅に増加する
ことがあった。したがって、2364VP-Pのような高
電圧交流振幅が必要な場合、上記で説明した回路構成で
は、最適なジャンピング現像を行うための現像交流バイ
アスの実現が困難であった。
However, FIG.
While the transistor Q1 of the waveform shaping switching circuit 76 described in 1. above generally has a maximum withstand voltage of 2000V to 2100V, in the case of 2364V PP as described above, considering the ASO margin of the element Q1. More than 2500V breakdown voltage is required,
It is difficult to obtain such a high breakdown voltage device at this stage.
Moreover, even if it was available, the cost could increase significantly. Therefore, when a high voltage AC amplitude such as 2364 V PP is required, it is difficult to realize a developing AC bias for performing optimum jumping development with the circuit configuration described above.

【0034】そこで、本発明は、最適なジャンピング現
像を行うことのできる画像形成装置を、低コストで提供
することを目的としている。
Therefore, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of performing optimum jumping development at low cost.

【0035】[0035]

【課題を解決するための手段】本出願に係る第1の発明
によれば、上記目的は、現像剤担持体上に現像剤を担持
して像担持体と対向した現像部に搬送し、該現像部にお
いて上記現像剤担持体と像担持体との間に、直流電圧に
交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を印加して上記像
担持体上に形成された静電潜像を上記現像剤により現像
する画像形成装置において、上記現像交流バイアス電圧
生成のために現像高電圧をスイッチングするスイッチン
グ回路のスイッチング素子をカスコード接続としたこと
により達成される。
According to the first invention of the present application, the above-mentioned object is to carry a developer on a developer carrying member and convey the developer to a developing section facing the image carrying member. In the developing section, a developing bias voltage in which a DC voltage is superimposed with an AC voltage is applied between the developer bearing member and the image bearing member to apply an electrostatic latent image formed on the image bearing member with the developer. In an image forming apparatus for developing, this is achieved by using a cascode connection as a switching element of a switching circuit for switching a developing high voltage for generating the developing AC bias voltage.

【0036】また、本出願に係る第2の発明によれば、
上記目的は、上記第1の発明において、現像高電圧に対
し、カスコード接続をする少なくとも二つ以上のスイッ
チング素子の各々で現像高電圧に対する耐圧を分割する
回路としたことにより達成される。
According to the second invention of the present application,
The above-mentioned object can be achieved by, in the above-mentioned first invention, a circuit for dividing a withstand voltage against a high development voltage by each of at least two or more switching elements cascode-connected to the high development voltage.

【0037】さらに、本出願に係る第3の発明によれ
ば、上記目的は、上記第1の発明または第2の発明にお
いて、現像高電圧とグランドの電圧間で、グランド側に
接続される第1のスイッチング素子と、該第1のスイッ
チング素子の出力端と上記現像高電圧から負荷を介した
端子間で該第1のスイッチング素子にカスコード接続さ
れる第2のスイッチング素子とを備え、該第2スイッチ
ング素子のスイッチング制御バイアスを、上記第1スイ
ッチング素子のスイッチング制御バイアスと上記現像高
電圧電位間の任意の電位に設定したことにより達成され
る。
Further, according to a third invention of the present application, the above-mentioned object is, in the above-mentioned first invention or the second invention, a grounding side connected between a high voltage for development and a voltage for grounding. A first switching element, and a second switching element that is cascode-connected to the first switching element between the output terminal of the first switching element and a terminal from the developing high voltage through a load. This is achieved by setting the switching control bias of the two switching elements to an arbitrary potential between the switching control bias of the first switching element and the developing high voltage potential.

【0038】つまり、本出願に係る第1の発明において
は、現像交流バイアス波形生成における波形整形スイッ
チング回路部のスイッチング素子をカスコード接続とす
ることにより、各スイッチング素子でそれぞれ耐圧を分
割することが容易であり、最適なジャンピング現像に必
要な振幅が大きい高電圧の現像交流電圧を生成する。ま
た、カスコード接続なので、スイッチング素子のミラー
容量の影響を極力無視できる状態でスイッチング素子を
駆動させ、回路の周波数応答性を広帯域化する。したが
って、現像交流電圧波形のVmin電位からVmax電
位に遷移する立ち上がりエッジを急峻にして高画質化を
図る。
That is, in the first aspect of the present invention, the switching element of the waveform shaping switching circuit section in the development AC bias waveform generation is cascode-connected, so that the withstand voltage can be easily divided by each switching element. That is, a high-voltage development AC voltage having a large amplitude necessary for optimum jumping development is generated. Also, because of the cascode connection, the switching element is driven in a state where the influence of the mirror capacitance of the switching element can be ignored as much as possible, and the frequency response of the circuit is broadened. Therefore, the rising edge at which the Vmin potential of the developing AC voltage waveform transitions to the Vmax potential is made steep to improve the image quality.

【0039】また、本出願に係る第2の発明において
は、上記第1の発明の現像高電圧に対し、カスコード接
続をする少なくとも二つ以上のスイッチング素子の各々
で現像高電圧に対する耐圧を分割する回路としたので、
通常の耐圧の素子により、最適なジャンピング現像に必
要な振幅の大きい高電圧の現像交流電圧を生成する。
Further, in the second invention according to the present application, with respect to the developing high voltage of the first invention, the withstand voltage against the developing high voltage is divided by each of at least two switching elements which are cascode-connected. Since it is a circuit,
A high-voltage developing AC voltage having a large amplitude necessary for optimum jumping development is generated by an element having a normal breakdown voltage.

【0040】さらに、本出願に係る第3の発明において
は、上記第1の発明または第2の発明のスイッチング素
子として、現像高電圧とグランドの電圧間で、グランド
側に接続される第1のスイッチング素子と、該第1のス
イッチング素子の出力端と上記現像高電圧から負荷を介
した端子間で該第1のスイッチング素子にカスコード接
続される第2のスイッチング素子とを備え、該第2スイ
ッチング素子のスイッチング制御バイアスを、上記第1
スイッチング素子のスイッチング制御バイアスと上記現
像高電圧電位間の任意の電位に設定したので、双方のス
イッチング素子の安定した動作を保証し、かつ、現像高
電圧に対する耐圧を適切に分割する。
Further, in the third invention according to the present application, as the switching element of the first invention or the second invention, the first element connected to the ground side between the developing high voltage and the ground voltage is used. A second switching element that is cascode-connected to the first switching element between the output terminal of the first switching element and a terminal from the developing high voltage through a load; and the second switching element. The switching control bias of the device is
Since an arbitrary potential between the switching control bias of the switching element and the developing high voltage potential is set, stable operation of both switching elements is ensured and the breakdown voltage against the developing high voltage is appropriately divided.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面の図1ないし図3に基づいて説明する。なお、上述
した従来例との共通箇所には同一符号を付す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3 of the accompanying drawings. The same parts as those in the conventional example described above are designated by the same reference numerals.

【0042】本実施形態の画像形成装置は、図2に示す
ように、静電潜像形成部に像担持体として有機半導体か
らなる感光層を塗布された感光ドラム36を備えてお
り、該感光ドラム36は、図中矢印に所定の速度で回転
し、その周囲に配置された一次帯電器34により、潜像
形成の前準備として例えば−650V前後の負電位に一
様に帯電する。
As shown in FIG. 2, the image forming apparatus of the present embodiment is provided with a photosensitive drum 36 having an electrostatic latent image forming section coated with a photosensitive layer made of an organic semiconductor as an image bearing member. The drum 36 rotates at a predetermined speed indicated by an arrow in the figure, and is uniformly charged to a negative potential of, for example, about −650 V by a primary charger 34 arranged around the drum 36 as a preparation for latent image formation.

【0043】また、この感光ドラム36は半導体レーザ
やLED等の発光素子を含む光ビーム出射部31から照
射された光ビーム32により、画像情報に基づいて露光
され、露光した部分の電位が−100V程度に変化し
て、感光ドラム36上に静電潜像が形成される。
The photosensitive drum 36 is exposed on the basis of image information by a light beam 32 emitted from a light beam emitting portion 31 including a light emitting element such as a semiconductor laser or an LED, and the potential of the exposed portion is -100V. After that, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 36.

【0044】そして、感光ドラム36表面に形成された
静電潜像は、感光ドラム36の周囲に配置された現像装
置により現像剤を付着することにより現像される。この
現像装置は、現像剤として非磁性トナーを収容した現像
容器40と、該現像容器40内に配設された現像剤担持
体としての現像スリーブ37と、該現像スリーブ37に
接するように配設された塗布ローラ38及び弾性ブレー
ド39を備えている。
The electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 36 is developed by applying a developer by a developing device arranged around the photosensitive drum 36. This developing device is provided with a developing container 40 containing a non-magnetic toner as a developer, a developing sleeve 37 as a developer carrying member arranged in the developing container 40, and a developing sleeve 37 so as to be in contact with the developing sleeve 37. The coating roller 38 and the elastic blade 39 are provided.

【0045】現像スリーブ37は、該現像スリーブ37
の下部斜めの位置に当接するように配設された塗布ロー
ラ38の矢印方向の回転により、現像容器40内の非磁
性トナーを現像スリーブ37の表面に擦り付けられ、こ
のトナーを担持しながら、感光ドラム36と対向した開
口部内で矢印方向に回転することにより、トナーを感光
ドラム36と対向した現像部分に搬送する。そして、こ
の搬送途上でトナーの層厚が弾性ブレード38により規
制され、現像スリーブ37上には一定厚の薄層のトナー
層が塗布される。この弾性ブレード38はウレタン等か
らなり、現像容器40の開口部上方に配置されて、上方
から垂下して現像スリーブ37の表面に弾性的に当接し
ている。
The developing sleeve 37 is the developing sleeve 37.
The non-magnetic toner in the developing container 40 is rubbed against the surface of the developing sleeve 37 by the rotation of the coating roller 38 disposed so as to contact the lower diagonal position of the developing roller 37. By rotating in the direction of the arrow in the opening facing the drum 36, the toner is conveyed to the developing portion facing the photosensitive drum 36. During this conveyance, the toner layer thickness is regulated by the elastic blade 38, and a thin toner layer having a constant thickness is applied onto the developing sleeve 37. The elastic blade 38 is made of urethane or the like, is disposed above the opening of the developing container 40, and hangs down from above to elastically contact the surface of the developing sleeve 37.

【0046】以上のような工程でトナーが撹拌されるこ
とにより、現像スリーブ37上に薄層に塗布されたトナ
ーは、−6.0μC/g〜−30.0μC/gの帯電電
荷が付与され、上記の感光ドラム36と現像スリーブ3
7との現像部において形成される現像バイアスにより、
現像スリーブ37から感光ドラム36へ、また感光ドラ
ム36から現像スリーブ37へと移行するようになって
いる。
By agitating the toner in the above steps, the toner coated in a thin layer on the developing sleeve 37 is imparted with a charge of −6.0 μC / g to −30.0 μC / g. , The photosensitive drum 36 and the developing sleeve 3 described above.
By the developing bias formed in the developing section with 7,
The developing sleeve 37 is transferred to the photosensitive drum 36, and the photosensitive drum 36 is transferred to the developing sleeve 37.

【0047】したがって、このようなジャンピング現像
の場合には、トナーの特性の変化等に対応して適切な現
像交流周波数及びデューティーを設定する必要があり、
また、電位のレベルは火花の発生防止、地肌かぶり除去
等を考慮して設定する必要がある。その結果、現像交流
バイアス振幅は、例えば2400V程度必要となる。
Therefore, in the case of such jumping development, it is necessary to set an appropriate developing AC frequency and duty in response to changes in the characteristics of the toner.
Further, the level of the electric potential needs to be set in consideration of prevention of spark generation, removal of background fog, and the like. As a result, the developing AC bias amplitude needs to be about 2400 V, for example.

【0048】そこで、本実施形態は、現像バイアス電源
1内のスイッチング回路を以下のように構成することに
より、このような高電圧の現像交流バイアスの実現を図
っている。以下、本実施形態におけるスイッチング回路
の構成及び現像交流バイアスの生成過程について説明す
る。
Therefore, in this embodiment, such a high-voltage developing AC bias is realized by configuring the switching circuit in the developing bias power source 1 as follows. The configuration of the switching circuit and the process of generating the developing AC bias in this embodiment will be described below.

【0049】図1は、本実施形態における現像交流電圧
生成回路72と波形整形スイッチング回路2の具体例を
示す図、図3は、本実施形態における現像交流バイアス
生成過程及び図1の回路の電圧関係を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a specific example of the developing AC voltage generating circuit 72 and the waveform shaping switching circuit 2 in this embodiment, and FIG. 3 is a developing AC bias generating process in this embodiment and the voltage of the circuit in FIG. It is a figure which shows a relationship.

【0050】図1に示すように、本実施形態の回路が図
11に示す従来例と異なる箇所は、図の一点鎖線で囲ん
だブロックである。即ち、本実施形態においては、第1
のスイッチング素子としてのスイッチングトランジスタ
Q1及び第2のスイッチングトランジスタQ4がカスコ
ード接続されており、スイッチングトランジスタQ4の
動作状態は、トランジスタQ5により印加されるバイア
ス電圧及びスイッチングトランジスタQ1の動作状態に
応じて制御される。そして、スイッチングトランジスタ
Q1の動作状態は、現像交流スイッチング周波数により
制御され、スイッチングトランジスタQ4のバイアス電
圧は、スイッチングトランジスタQ1のベース電圧をモ
ニタするトランジスタQ5により制御されている。つま
り、トランジスタQ5のエミッタと電源電圧24Vの間
には抵抗器R4が接続されており、トランジスタQ5
は、スイッチングトランジスタQ1のベース電圧をモニ
タした結果に基づいて、該エミッタから所定のバイアス
電圧を出力するバッファの機能を持っている。
As shown in FIG. 1, the circuit of the present embodiment is different from the conventional example shown in FIG. 11 in a block surrounded by a chain line. That is, in the present embodiment, the first
The switching transistor Q1 and the second switching transistor Q4, which are switching elements, are cascode-connected, and the operating state of the switching transistor Q4 is controlled according to the bias voltage applied by the transistor Q5 and the operating state of the switching transistor Q1. It The operating state of the switching transistor Q1 is controlled by the developing AC switching frequency, and the bias voltage of the switching transistor Q4 is controlled by the transistor Q5 that monitors the base voltage of the switching transistor Q1. That is, the resistor R4 is connected between the emitter of the transistor Q5 and the power supply voltage 24V, and the transistor Q5 is connected.
Has a buffer function for outputting a predetermined bias voltage from the emitter based on the result of monitoring the base voltage of the switching transistor Q1.

【0051】また、コンデンサC3はQ4をベース接地
増幅器として動作させるために、交流インピーダンスを
接地電位にする機能をもったバイパスコンデンサであ
る。
The capacitor C3 is a bypass capacitor having a function of setting the AC impedance to the ground potential in order to operate Q4 as a grounded base amplifier.

【0052】以下、本実施形態の回路における動作につ
いて説明する。まず、現像交流スイッチング周波数
が、’H’アクティブ論理の期間は、トランジスタQ3
がON状態となり、電源電圧24Vから抵抗器R3を介
して流れる電流は、Q3のコレクタからエミッタを経て
グランドに流れ、Q3は飽和状態[VCE/(sat)- Q
3]となるので、ダイオードD3の順方向電圧をVF
(D3)とすると、スイッチングトランジスタQ1のベ
ース電位は[VCE/(sat)- Q3]となって、Q1は遮
断状態となる。したがって、スイッチングトランジスタ
Q4も遮断状態となり、Q4のコレクタ電圧はVmin
となる。
The operation of the circuit of this embodiment will be described below. First, during the period when the developing AC switching frequency is'H 'active logic, the transistor Q3
Is turned on, the current flowing from the power supply voltage 24V through the resistor R3 flows from the collector of Q3 to the ground via the emitter, and Q3 is in the saturated state [VCE / (sat) -Q
3], the forward voltage of the diode D3 is VF
If (D3) is set, the base potential of the switching transistor Q1 becomes [VCE / (sat) -Q3], and Q1 is cut off. Therefore, the switching transistor Q4 is also cut off, and the collector voltage of Q4 is Vmin.
Becomes

【0053】そして、このときのトランジスタQ5のベ
ース電位はVF(D3)+[VCE/(sat)- Q3]とな
り、Q5のエミッタ電位は、Q5のベース−エミッタ間
電圧をVbe(Q5)とすると、[VCE/(sat)- Q
3]+VF(D3)+Vbe(Q5)となる。また、ス
イッチングトランジスタQ4のベース電位は、{(Vm
in−VF(D2))−([VCE/(sat)- Q3]+V
F(D3)+Vbe(Q5))}×R5/(R5+R
6)+[VCE/(sat)- Q3]+VF(D3)+Vbe
(Q5)となる。さらに、Q4のエミッタ電位は、遮断
状態においてはベース電位よりも低くなることはないの
で、このベース電位と同程度と考えることができる。
The base potential of the transistor Q5 at this time is VF (D3) + [VCE / (sat) -Q3], and the emitter potential of Q5 is Vbe (Q5), which is the base-emitter voltage of Q5. , [VCE / (sat)-Q
3] + VF (D3) + Vbe (Q5). The base potential of the switching transistor Q4 is {(Vm
in-VF (D2))-([VCE / (sat)-Q3] + V
F (D3) + Vbe (Q5))} × R5 / (R5 + R
6) + [VCE / (sat)-Q3] + VF (D3) + Vbe
(Q5). Further, since the emitter potential of Q4 does not become lower than the base potential in the cutoff state, it can be considered to be approximately the same as the base potential.

【0054】つまり、Q4のエミッタ電位、即ちQ1の
コレクタ電位は、{(Vmin−VF(D2))−
([VCE/(sat)- Q3]+VF(D3)+Vbe(Q
5))}×R5/(R5+R6)+[VCE/(sat)- Q
3]+VF(D3)+Vbe(Q5)と同程度となり、
このときの現像交流バイアスであるVminを、二つの
スイッチングトランジスタQ4及びQ1で分割したこと
になる。
That is, the emitter potential of Q4, that is, the collector potential of Q1 is {(Vmin-VF (D2))-
([VCE / (sat)-Q3] + VF (D3) + Vbe (Q
5))} × R5 / (R5 + R6) + [VCE / (sat)-Q
3] + VF (D3) + Vbe (Q5)
The developing AC bias Vmin at this time is divided by the two switching transistors Q4 and Q1.

【0055】ここまでの現像交流バイアス、コンバータ
スイッチング周波数、並びに各電位の関係を、図3のt
2の期間に示す。
The relationship between the developing AC bias, the converter switching frequency, and each potential up to this point is shown in FIG.
Shown in period 2.

【0056】一方、現像交流スイッチング周波数が’
L’アクティブ論理の期間は、トランジスタQ3がOF
F状態となり電源電圧24Vから抵抗器R3を介してス
イッチングトランジスタQ1のベースに電流が流れるの
で、Q1は活性化されて導通状態となる。すると、Q1
の導通電流は抵抗器R2で電圧変換され、Q1のエミッ
タ電位をモニタするトランジスタQ2のベースに入力さ
れるので、その結果、Q2のコレクタ出力によりQ1の
ベース電位が制御されて、Q1の導通電流は定電流動作
を行うことになる。
On the other hand, the developing AC switching frequency is'
During the L'active logic period, the transistor Q3 is OF
Since the F state is entered and a current flows from the power supply voltage 24V to the base of the switching transistor Q1 via the resistor R3, Q1 is activated and becomes conductive. Then Q1
Is converted into a voltage by the resistor R2 and input to the base of the transistor Q2 that monitors the emitter potential of Q1, so that the base potential of Q1 is controlled by the collector output of Q2 and the conduction current of Q1 is controlled. Will perform a constant current operation.

【0057】この状態では、Q1及びQ2のベース−エ
ミッタ間電圧をそれぞれVbe(Q1)、Vbe(Q
2)とすると、Q1のベース電位はVbe(Q1)+V
be(Q2)となる。また、このとき、Q5のベース電
位はVF(D3)+Vbe(Q1)+Vbe(Q2)と
なるため、Q5のエミッタからは、VF(D3)+Vb
e(Q1)+Vbe(Q2)+Vbe(Q5)の電圧が
出力され、スイッチングトランジスタQ4は活性化され
導通状態となる。
In this state, the base-emitter voltages of Q1 and Q2 are Vbe (Q1) and Vbe (Q
2), the base potential of Q1 is Vbe (Q1) + V
be (Q2). At this time, the base potential of Q5 becomes VF (D3) + Vbe (Q1) + Vbe (Q2), so that the emitter of Q5 is VF (D3) + Vb.
A voltage of e (Q1) + Vbe (Q2) + Vbe (Q5) is output, and the switching transistor Q4 is activated and becomes conductive.

【0058】したがって、この場合には、Q4のコレク
タ電圧は、Vmax=Vbe(Q2)+[VCE/(sat)
- Q1]+[VCE/(sat)- Q4]となり、Q1のコレ
クタ電圧は、Vmax−[VCE/(sat)- Q4]とな
る。
Therefore, in this case, the collector voltage of Q4 is Vmax = Vbe (Q2) + [VCE / (sat)
-Q1] + [VCE / (sat) -Q4], and the collector voltage of Q1 becomes Vmax- [VCE / (sat) -Q4].

【0059】ここまでの現像交流バイアス、コンバータ
スイッチング周波数、並びに各電位の関係を、図3のt
1の期間に示す。
The relationship between the developing AC bias, the converter switching frequency, and each potential up to this point is shown in FIG.
It is shown in period 1.

【0060】そして、上述のようにして生成した現像交
流電圧は、カップリングコンデンサC2を介して現像直
流バイアスに重畳させることにより、現像バイアス電圧
を生成し、出力する。
The developing AC voltage generated as described above is superimposed on the developing DC bias via the coupling capacitor C2 to generate and output a developing bias voltage.

【0061】以上に説明したように、本実施形態におい
ては、スイッチングトランジスタQ4のコレクタ電位を
Vmin〜Vmaxの電位レンジで推移させるものであ
り、この電位レンジは、従来例でも説明したように、最
適なジャンピング現像の実現のため、最大で2400V
程度とされる場合もある。
As described above, in the present embodiment, the collector potential of the switching transistor Q4 is changed in the potential range of Vmin to Vmax, and this potential range is optimum as described in the conventional example. 2400V at maximum for realization of advanced jumping development
In some cases, it is considered as a degree.

【0062】したがって、Vmin〜Vmaxの電位レ
ンジが1800Vp-p程度となった場合に従来と同様の
構成では、スイッチングトランジスタの耐圧は、少なく
とも 2000V〜2100V程度必要であり、入手経路
も限定されトランジスタ素子のコストも高価となること
があった。まして、Vmin〜Vmaxの電位レンジが
最大2400Vp-p程度となり、ASOマージンを考慮
して耐圧が2500V程度となった場合には、このよう
な高耐圧素子を入手するのは困難であり、実現不可能と
なる場合もあった。
Therefore, the potential level from Vmin to Vmax is
1800VppIf it becomes about the same as before
With the configuration, the breakdown voltage of the switching transistor is low.
Tomo 2000V to 2100V is required, and the acquisition route
Is also limited, and the cost of the transistor element is high.
was there. Furthermore, the potential range from Vmin to Vmax is
2400V maximumppAnd consider ASO margin
If the withstand voltage becomes about 2500V,
It is difficult to obtain a high withstand voltage element and
Sometimes it was.

【0063】しかしながら、本発明の回路構成ではVm
in〜Vmaxの電位レンジをスイッチングトランジス
タQ1及びQ4で分割するので、それぞれのトランジス
タの耐圧は、従来回路例の要求耐圧の約1/2程度で実
現可能となる。即ち、Vmin〜Vmaxの電位レンジ
が最大2500V程度であっても、Q1及びQ4に必要
なスイッチングトランジスタ素子耐圧は1300V程度
であれば良く、入手も容易で、コストも安価である。
However, in the circuit configuration of the present invention, Vm
Since the potential range from in to Vmax is divided by the switching transistors Q1 and Q4, the withstand voltage of each transistor can be realized at about 1/2 of the required withstand voltage of the conventional circuit example. That is, even if the potential range of Vmin to Vmax is about 2500 V at the maximum, the withstand voltage of the switching transistor element required for Q1 and Q4 may be about 1300 V, and it is easily available and inexpensive.

【0064】また、カスコード接続なので、スイッチン
グトランジスタQ1のベース/コレクタ間の容量Cob
により発生するミラー容量の影響を極力無視できる状態
でトランジスタを駆動できることによって、現像交流バ
イアス生成スイッチング回路の周波数応答特性を広帯域
化することができる。
Further, because of the cascode connection, the capacitance Cob between the base and collector of the switching transistor Q1 is
Since the transistor can be driven in a state in which the influence of the mirror capacitance generated by the above can be ignored as much as possible, the frequency response characteristic of the developing AC bias generation switching circuit can be broadened.

【0065】したがって、現像交流電圧波形のVmin
電位からVmax電位に遷移する立ち下がりエッジを急
峻にでき、ジャンピング現像を効率的に動作できるの
で、高画質化に寄与する。
Therefore, Vmin of the developing AC voltage waveform
Since the falling edge at which the potential changes to the Vmax potential can be made steep and jumping development can be efficiently operated, it contributes to high image quality.

【0066】なお、トナーの特性によっては、上記立ち
下がりエッジをなだらかとする必要が生じる場合もある
が、そのような場合においても、周波数応答特性を広帯
域化することは容易ではないが、広帯域化から帯域を低
域にシフトすることは容易である。
Depending on the characteristics of the toner, it may be necessary to make the falling edge gentle. In such a case, it is not easy to broaden the frequency response characteristic, but it is widened. It is easy to shift the band from to the low range.

【0067】また、以上の説明では、現像剤として、一
成分の非磁性トナーを想定して説明したが、本発明は特
にこれに限定されるものではなく、一成分の磁性トナー
を用いても良く、さらに二成分トナーを用いた現像装置
においても同様に適用できる。また、説明では負に帯電
したトナーを例としたが、正に帯電したトナーを用いて
も良く、この場合には本発明における各バイアス極性の
正負を逆に設定すれば良い。さらに、現像工程は、感光
ドラム上に照射された部分が明部で、トナーが負帯電と
なることを前提とした反転現像法を想定して説明した
が、正転現像法を用いた装置にも同様に適用できる。ま
た、本実施形態の回路構成では、カスコード接続を構成
するスイッチング素子は二つの場合で説明したが、特に
個数は限定されるものではなく、少なくとも二つ以上複
数のスイッチング素子であってもよい。さらに、本実施
形態の回路構成では、スイッチング素子にトランジスタ
を例として用いたが、例えばFET、パワーMOS、I
GBT等高電圧スイッチング素子であれば特に限定され
ない。
In the above description, one component non-magnetic toner is assumed as the developer, but the present invention is not limited to this, and one component magnetic toner may be used. Good, and can be similarly applied to a developing device using a two-component toner. Although the negatively charged toner is used as an example in the description, positively charged toner may be used. In this case, the positive and negative polarities of the bias polarities in the present invention may be set to be opposite. Further, the developing process was described assuming a reversal developing method on the assumption that the portion irradiated on the photosensitive drum is a bright portion and the toner is negatively charged. Can be similarly applied. Further, in the circuit configuration of the present embodiment, the case of two switching elements forming the cascode connection has been described, but the number is not particularly limited, and at least two or more switching elements may be used. Furthermore, in the circuit configuration of this embodiment, a transistor is used as an example of a switching element, but for example, an FET, a power MOS, an I
It is not particularly limited as long as it is a high voltage switching element such as GBT.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第1
の発明によれば、交流現像バイアス波形生成における波
形整形スイッチング回路部のスイッチング素子をカスコ
ード接続とすることにより、現像交流電圧の振幅が大き
い高電圧の場合でも、各スイッチング素子でそれぞれ耐
圧を容易に分割できるので、各スイッチング素子耐圧は
通常の耐圧で良く、素子の入手が容易で、低コストであ
り、最適なジャンピング現像を容易かつ低コストで実現
可能となる。また、カスコード接続なので、スイッチン
グ素子のミラー容量の影響を極力無視できる状態でスイ
ッチング素子を駆動できることによって、回路の周波数
応答性が広帯域化することができる。したがって、現像
交流電圧波形のVmin電位からVmax電位に遷移す
る立ち下がりエッジを急峻にでき、高画質化を図ること
ができる。
As described above, the first embodiment according to the present application is described.
According to the invention, the switching element of the waveform shaping switching circuit section in the AC developing bias waveform generation is cascode-connected, so that even when the developing AC voltage has a large amplitude, the withstand voltage of each switching element can be easily increased. Since the switching element can be divided, the withstand voltage of each switching element may be a normal withstand voltage, the element can be easily obtained, and the cost is low, and the optimum jumping development can be easily realized at low cost. Further, since the connection is cascode, the switching element can be driven in a state where the influence of the mirror capacitance of the switching element can be ignored as much as possible, so that the frequency response of the circuit can be broadened. Therefore, the falling edge of the developing AC voltage waveform transitioning from the Vmin potential to the Vmax potential can be made steep, and high image quality can be achieved.

【0069】また、本出願に係る第2の発明によれば、
上記第1の発明の現像高電圧に対し、カスコード接続を
する少なくとも二つ以上のスイッチング素子の各々で現
像高電圧に対する耐圧を分割する回路としたので、通常
の耐圧の素子を用いることができ、通常の耐圧の素子に
より、最適なジャンピング現像に必要な振幅の大きい高
電圧の現像交流電圧を生成することができる。
According to the second invention of the present application,
With respect to the developing high voltage of the first aspect of the invention, since the circuit is configured to divide the withstand voltage against the developing high voltage by each of at least two or more switching elements that are cascode-connected, it is possible to use an element with normal withstand voltage, A high-voltage development AC voltage having a large amplitude necessary for optimum jumping development can be generated by an element having a normal breakdown voltage.

【0070】さらに、本出願に係る第3の発明によれ
ば、上記第1の発明または第2の発明のスイッチング素
子として、現像高電圧とグランドの電圧間で、グランド
側に接続される第1のスイッチング素子と、該第1のス
イッチング素子の出力端と上記現像高電圧から負荷を介
した端子間で該第1のスイッチング素子にカスコード接
続される第2のスイッチング素子とを備え、該第2スイ
ッチング素子のスイッチング制御バイアスを、上記第1
スイッチング素子のスイッチング制御バイアスと上記現
像高電圧電位間の任意の電位に設定したので、双方のス
イッチング素子の安定した動作を保証することができ、
かつ、現像高電圧に対する耐圧を適切に分割することが
できる。
Further, according to the third invention of the present application, as the switching element of the first invention or the second invention, the first element connected to the ground side between the developing high voltage and the ground voltage is used. And a second switching element that is cascode-connected to the first switching element between the output terminal of the first switching element and the terminal from the developing high voltage through the load. The switching control bias of the switching element is set to the first
Since it is set to an arbitrary potential between the switching control bias of the switching element and the developing high voltage potential, stable operation of both switching elements can be guaranteed.
In addition, it is possible to appropriately divide the breakdown voltage against the developing high voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態における現像交流バイアス
スイッチング回路の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a developing AC bias switching circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態における画像形成装置の概
略構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態における現像交流バイアス
生成過程及び図1の回路の電圧関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a developing AC bias generation process and a voltage relationship of the circuit of FIG. 1 in an embodiment of the present invention.

【図4】従来例における現像装置ブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a developing device in a conventional example.

【図5】従来例における一次帯電部の詳細図である。FIG. 5 is a detailed view of a primary charging unit in a conventional example.

【図6】従来例における静電潜像生成過程を説明する図
である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a process of generating an electrostatic latent image in a conventional example.

【図7】従来例における現像バイアス波形例である。FIG. 7 is an example of a developing bias waveform in a conventional example.

【図8】従来例における現像部の詳細図である。FIG. 8 is a detailed view of a developing unit in a conventional example.

【図9】従来例における現像交流バイアス生成ブロック
図である。
FIG. 9 is a development AC bias generation block diagram in a conventional example.

【図10】従来例における現像交流バイアス生成過程を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a developing AC bias generation process in a conventional example.

【図11】従来例における現像交流バイアススイッチン
グ回路構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of a developing AC bias switching circuit in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 波形整形スイッチング回路 36 感光ドラム(像担持体) 37 現像スリーブ(現像剤担持体) Q1 スイッチングトランジスタ(第1のスイッチング
素子) Q4 スイッチングトランジスタ(第2のスイッチング
素子)
2 waveform shaping switching circuit 36 photosensitive drum (image carrier) 37 developing sleeve (developer carrier) Q1 switching transistor (first switching element) Q4 switching transistor (second switching element)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 現像剤担持体上に現像剤を担持して像担
持体と対向した現像部に搬送し、該現像部において上記
現像剤担持体と像担持体との間に、直流電圧に交流電圧
を重畳した現像バイアス電圧を印加して上記像担持体上
に形成された静電潜像を上記現像剤により現像する画像
形成装置において、上記現像バイアス電圧生成のために
現像高電圧をスイッチングする回路のスイッチング素子
をカスコード接続としたことを特徴とする画像形成装
置。
1. A developer carrying member carries a developer and conveys the developer to a developing unit facing the image carrying member, and in the developing unit, a DC voltage is applied between the developer carrying member and the image carrying member. In an image forming apparatus that applies a developing bias voltage superposed with an AC voltage to develop an electrostatic latent image formed on the image bearing member with the developer, switches a developing high voltage to generate the developing bias voltage. An image forming apparatus characterized in that a switching element of a circuit to be connected is cascode-connected.
【請求項2】 現像高電圧に対し、カスコード接続をす
る少なくとも二つ以上のスイッチング素子の各々で現像
高電圧に対する耐圧を分割する回路としたこととする請
求項1に記載の画像形成装置。
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is a circuit that divides the breakdown voltage against the high development voltage by each of at least two switching elements that are cascode-connected to the high development voltage.
【請求項3】 現像高電圧とグランドの電圧間で、グラ
ンド側に接続される第1のスイッチング素子と、該第1
のスイッチング素子の出力端と上記現像高電圧から負荷
を介した端子間で該第1のスイッチング素子にカスコー
ド接続される第2のスイッチング素子とを備え、該第2
スイッチング素子のスイッチング制御バイアスを、上記
第1スイッチング素子のスイッチング制御バイアスと上
記現像高電圧電位間の任意の電位に設定したこととする
請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
3. A first switching element connected to the ground side between a developing high voltage and a ground voltage, and the first switching element.
A second switching element cascode-connected to the first switching element between the output terminal of the switching element and a terminal through the load from the developing high voltage,
The image forming apparatus according to claim 1 or 2, wherein the switching control bias of the switching element is set to an arbitrary potential between the switching control bias of the first switching element and the developing high voltage potential.
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